Sensofar 輪廓儀：白光干涉共聚焦技術(shù)淺析

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Sensofar 輪廓儀：白光干涉共聚焦技術(shù)淺析：白光干涉共聚焦顯微鏡是一種高精度3D光學(xué)輪廓儀，它融合白光干涉與共聚焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸、三維表面形貌測(cè)量，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、精密制造及材料科學(xué)等領(lǐng)域。

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更新時(shí)間：2025-12-03

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三維光學(xué)輪廓儀

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Sensofar 輪廓儀：白光干涉共聚焦技術(shù)淺析：

在眾多表面形貌測(cè)量方法中，光學(xué)法因其非接觸、速度快等特點(diǎn)受到關(guān)注。3D光學(xué)輪廓儀是一個(gè)類別，它包含多種基于不同光學(xué)原理的技術(shù)，白光干涉共聚焦顯微鏡是其中具有代表性的一種。本文旨在淺析這項(xiàng)技術(shù)如何為三維表面輪廓測(cè)量提供一種解決方案。

白光干涉共聚焦顯微鏡的本質(zhì)，是將白光掃描干涉測(cè)量與共聚焦顯微系統(tǒng)相結(jié)合。干涉測(cè)量部分負(fù)責(zé)獲取高精度的垂直方向高度信息，其白光光源的短相干長(zhǎng)度特性，使得只有在參考光與測(cè)量光光程幾乎相等的一個(gè)很窄區(qū)域內(nèi)才會(huì)產(chǎn)生清晰的干涉條紋，這有助于確定的零光程差位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)表面高度的判定。共聚焦部分則通過針孔空間濾波，提升系統(tǒng)的橫向分辨率和光學(xué)切片能力，能更好地處理復(fù)雜散射表面或具有一定透明度的樣品。

這種組合讓該設(shè)備在作為3D光學(xué)輪廓儀使用時(shí)，表現(xiàn)出一些特點(diǎn)。它能夠?qū)崿F(xiàn)從亞納米到毫米量級(jí)的垂直測(cè)量范圍，適應(yīng)從超光滑光學(xué)表面到一般機(jī)械加工表面的測(cè)量需求。測(cè)量過程無需與樣品接觸，避免了因接觸力導(dǎo)致的表面變形或損傷，適合測(cè)量柔軟、脆弱或易污染的材料。同時(shí)，它能提供完整的視野三維形貌圖，而不僅僅是單條輪廓線，便于用戶從整體上觀察和分析表面的紋理、磨損、缺陷等分布情況。

在實(shí)際應(yīng)用中，這類設(shè)備在多個(gè)領(lǐng)域提供支持。在微電子與MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）領(lǐng)域，用于測(cè)量微結(jié)構(gòu)的尺寸、釋放孔深度以及結(jié)構(gòu)的靜態(tài)形變。在材料領(lǐng)域，如復(fù)合材料、金屬增材制造（3D打?。┎考谋砻?，可用于分析成型后的表面粗糙度、熔池形貌或孔隙特征。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也有研究將其用于觀察骨植入體表面、生物薄膜或某些組織工程支架的三維形貌，以評(píng)估其表面特性與生物相容性的潛在關(guān)聯(lián)。

使用這類設(shè)備時(shí)，用戶通常需要根據(jù)樣品情況選擇合適的物鏡倍數(shù)，以平衡測(cè)量視野和分辨率。對(duì)于高陡坡或深溝槽結(jié)構(gòu)，可能需要使用數(shù)值孔徑較高的物鏡，或通過多角度測(cè)量來獲取完整數(shù)據(jù)。設(shè)備的配套分析軟件一般提供多種工具，可以方便地提取截面輪廓、進(jìn)行形貌對(duì)比、計(jì)算各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面粗糙度參數(shù)，并生成檢測(cè)報(bào)告。

當(dāng)然，作為一種測(cè)量方法，它也有其適用的范圍和需要注意的方面。例如，對(duì)于過于粗糙而導(dǎo)致強(qiáng)烈散射的表面，或光學(xué)特性特殊（如吸光）的樣品，可能難以獲得有效的干涉信號(hào)。此外，環(huán)境振動(dòng)、空氣擾動(dòng)等因素可能對(duì)高精度干涉測(cè)量產(chǎn)生干擾，因此設(shè)備通常需要放置在相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境中。

總體而言，基于白光干涉共聚焦技術(shù)的3D光學(xué)輪廓儀，為表面三維形貌的定量化表征提供了一種有用的技術(shù)選擇。它平衡了測(cè)量范圍、精度和速度，在工業(yè)檢測(cè)與科學(xué)研究中扮演著一定的角色。隨著相關(guān)光學(xué)、電子與計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，其功能與易用性有望得到進(jìn)一步優(yōu)化。

Sensofar 輪廓儀：白光干涉共聚焦技術(shù)淺析

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